一種單兵洗消器的設計

李珂嫻，王海軍，何穎

核艦船等復雜狹小空間內發生核事故時，事故現場人員易發生普通皮膚和傷口的放射性沾染，待援期間人員的體表去污十分重要，可以有效降低受污染人員的受照劑量，減少核污染的擴散，為后送治療贏得時間[1]。目前，國內外已研發的人員去污裝備主要包括便攜式洗消裝備和大型洗消設備兩類，如便攜式洗消包、洗消車、洗消模塊等[2-6]。隨著洗消裝備的多樣化發展，在核化生洗消裝備選型與評估方面國內有專家開展了研究[7-8]。隨著核設施逐漸向小型化、可移動式發展，核事故發生概率增大的同時，應充分認識到洗消設備便攜化的重要性。俄、美、英、法、德、加拿大、比利時、匈牙利等國都為其便攜式裝備了個人洗消器材。代表性的裝備有美國的M258型個人消毒包、M291皮膚消毒包、M295便攜式消毒裝具、聯合便攜式皮膚洗消劑(JSPDS)以及俄羅斯的IPP-3便攜式消毒盒等。德國對污染洗消與防護十分重視，除類似于上述美國的便攜式洗消包等洗消裝備外，還研制了小型移動式洗消器，在洗消的同時對廢液進行回收，主要用于局部傷口的洗消(如圖1所示)。該裝備為德國凱馳出品，重量約31 kg，設備的材料選型和框架結構設計不適用于海上環境，如輪子無固定裝置，外殼耐腐蝕性差。研發適用于核艦船等復雜環境下的便攜式放射性去污裝備，可較好地解決核艦船等核設施內發生核事故時的現場人員體表局部去污問題，為待援贏得時間，減少污染擴散。

圖1 德國凱馳移動式洗消器

本項目組研發的單兵洗消器采用組件綜合集成的技術形式，體積小重量輕，可實現噴淋與回收放射性廢物同時進行，避免二次污染。

1 主要勤務功能

本器材基本功能為核艦船等空間事故現場人員體表局部放射性污染、傷口及精細部位放射性污染的洗消。

2 基本性能參數

本裝備外觀尺寸：550 mm×350 mm×450 mm；凈重：12.5 kg；功耗≤650 W，電源220 VAC/50 Hz。

3 主要組成與結構

單兵洗消器由噴霧泵、吸風機、噴吸部件、洗消液袋、廢液袋、電控系統等組成。噴霧泵從洗消液袋中抽取洗消液，噴淋于體表，吸風機抽吸回收體表的放射性物質和廢液，儲存于廢液袋。噴吸部件在噴吸作業時可調節作業狀態，進行噴淋、洗刷和廢物回收。電控系統用于控制開關、調節噴吸流速、提示使用狀態等。電源接口具備蓄電池UPS通用接口。

洗消器外形尺寸為550 mm×350 mm×400 mm，主體設備重量12.5 kg，噴吸部件的控制線和走水通氣軟管通過快速連接頭與主設備連接，洗消液暫存罐和廢液暫存罐布置在設備兩側，能快速拆卸。控制面板上設置溫度報警旋鈕和指示燈，高溫和低溫各1個，具體機構見圖2。

圖2 洗消器結構圖

4 主要材料及零部件設計選型

4.1 吸氣風機 吸氣風機采用德國的AMETEK公司的真空渦輪吸風電機，24 V直流輸出，高速靜音，額定功率≤550 W，滿足高低溫極端環境的使用需要，實現了低功率節能運行。

4.2 水泵 采用DC 24 V直流電機驅動的微型隔膜泵，額定功率50 W，高效穩定，滿足使用要求。

4.3 噴吸組件 噴吸頭組件主要用于洗消液噴出，對污染部位的洗消以及洗消廢液的回吸。結構主要包括頭罩、噴嘴、手柄閥、管道、切換開關等，主材質為塑料，見圖3。噴吸頭手柄集中噴液管和廢液抽吸管，洗消液噴射和抽吸由手柄3位開關切換。當開關前部按下時，噴吸管同時開啟，噴嘴噴射洗消液的同時抽吸廢液，進行噴吸作業；當開關停止在中位時，噴液管和抽吸管均被截止；當開關后部按下時，抽吸管開啟，噴液管截止，噴吸部件只進行抽吸作業。3位開關擬采用針閥結構，調節閥芯行程。噴頭配備多種外形頭罩，可快速拆裝，保證與人體不同體表部位有效貼合，頭罩為透明PVC材質，在洗消過程中便于觀察噴霧和抽吸情況。頭罩四周植適當密度的細軟毛，防止洗消液噴射時外溢形成二次污染，在抽吸時有利于空氣混入抽回廢液，防止過度負壓引起體表不適。噴嘴采用實心錐形噴霧設計，覆蓋均勻，噴淋效果好。

圖3 噴頭組件結構圖

4.4 主機殼體 采用交聯聚乙烯材料滾塑成型技術，該材料具有良好的耐熱性、化學穩定性、抗輻射性和高強度，表面光順容易去污清潔。洗消器的外殼壁厚，均大于3 mm，應力集中處都做了加強筋、圓滑過渡或者加厚設計，承載螺孔做預埋不銹鋼金屬件打孔，設備內部各部件均固定得當，無相對滑動。能抵抗一定的沖擊能力。

4.5 洗消液罐和廢液罐 采用聚乙烯材料，化學穩定性、具有抗輻射性和良好的強度力學性能。洗消液罐容積為8.5 L。洗消液罐和廢液罐能夠快速裝拆，便于更換洗消液和廢液罐。設計有側門，鎖緊銷機構，快速接頭以及螺紋密封蓋，打開側門，將快速接頭拔出，再將鎖緊銷往上拉起，廢液罐和洗消液罐就可以抽離主設備，具體結構如圖4。洗消液罐和廢液罐的快速拆裝設計，便于液體的添加和倒出，達到小容積的反復使用，提高人員通過率。

圖4 洗消液罐和廢液罐拆裝圖

4.6 電控系統 洗消設備供電采用AC 220 V轉DC 24 V電源模塊供電，供電接口為蓄電池UPS通用接口。控制系統由集成電路板和控制面板以及相應的壓力、流量、溫度傳感器等組成。集成電路板包括電源轉換模塊、噴吸泵啟停/調速模塊、溫控模塊等。控制面板布置電源開關按鈕、噴吸泵啟停按鈕、流量調節按鈕和警報指示等。所有按鈕、顯示屏和指示燈均采用隱藏平面式設置，具備防水功能。集成電路板和控制面板安裝在洗消液箱上部的箱蓋上，箱蓋非標壓注加工，材質選用交聯聚乙烯。電控系統的設計突出了安全性、防水性，能滿足艦船等環境的環境要求。

5 應用情況

目前，該單兵洗消器已推廣試用于核艦船、核電站等各類核設施，能實現在狹小、復雜環境下的快速展撤，實現人員體表的有效去污，抗沖擊、耐腐蝕性強，輕便易搬運，受到使用單位的好評。通過第三方試用，已驗證了其戰技術指標與環境的適應性。

6 結論

單兵洗消器輕便易展撤，環境適應性強，能夠通過單人操作進行洗消和回收，避免二次污染，可實現事故現場和轉運途中人員傷口和精細部位等局部放射性沾染的有效、快速洗消。因此，該單兵洗消器可滿足核艦船等復雜環境下核事故現場和轉運過程中人員體表洗消的需求。